Flüssig fließende Gold-Nanopartikel eröffnen den Weg zu adaptiven Materialien

Die Forscher stellten fest, dass Gold-Nanopartikel mit thermoresponsiven organischen Liganden an ihrer Oberflche ein verflssigtes Verhalten aufweisen, das ihre Gesamtanordnung an der Luft/Wasser-Grenzflche verndert. Die adaptive Bewegung organischer Liganden verndert die Symmetrie der Partikelform und fhrt zu einer dynamischen Reorganisation.

In trockenen Umgebungen weisen die an Nanopartikel-Oberflchen gebundenen organischen Molekle in der Regel nur sehr begrenzte Mobilitt auf, und strukturelle nderungen erfordern oft Temperaturen ber 212F (100C).

Um diese Herausforderung zu bewltigen, konzentrierten sich die Forscher auf die Luft/Wasser-Grenzflche, wo sich Nanopartikel, die mit hydrophoben Moleklen beschichtet sind, gem einer Pressemitteilung Schichten zusammenlagern.

Das Team synthetisierte Gold-Nanopartikel, die

Das Team synthetisierte Gold-Nanopartikel, die mit zwei verschiedenen Typen organischer Molekle beschichtet wurden: einem temperaturresponsiven dendritischen Flssigkristall-Molekl, einem sogenannten Dendron", und einem einfachen linearen Kettenliganden.

Anschließend untersuchten sie, wie sich diese Nanopartikel verhalten, wenn die Temperatur steigt und wenn die Nanopartikel-Schicht mechanisch komprimiert wird, wie in der Pressemitteilung beschrieben. Die Nanopartikel bilden isolierte, inselartige Strukturen. Das Team wies zudem auf das beobachtete hochdynamische, flüssigkeitsähnliche Verhalten hin. Bei Raumtemperatur bilden die Nanopartikel isolierte, inselartige Strukturen.

Steigt die Temperatur, wandeln sich diese Strukturen allmählich in kettenartige Anordnungen um und schließlich bei etwa 104°F (40°C) in großflächige, netzartige Muster. Wird die Schicht komprimiert, kehren die Netzstrukturen in inselartige Bereiche zurück.

Die Forscher zeigten zudem, dass sie

Die Forscher zeigten zudem, dass sie mithilfe von Röntgenmessungen an der Synchrotron-Einrichtung DESY in Hamburg den Mechanismus hinter diesem Verhalten identifiziert haben. Die beiden Arten ächenmolekülen verteilen sich spontan über die Nanopartikel-Oberfläche neu, als Reaktion auf externe Reize. Dies veränderte die scheinbare Symmetrie der Nanopartikel und bewirkte eine großräumige Reorganisation des gesamten Ensembles.

Das Forschungsteam zeigte zudem, dass die Umverteilung (Au NPs) eine emergente anisotrope Form der Nanopartikel induziert, die ihrerseits eine gerichtete Reorganisation der Grenzflächenmonoschichten antreibt.

In der Zeitschrift Journal of the American Chemical Society veröffentlicht, legt diese Arbeit eine Strategie zur Entwicklung thermoresponsiver Nanopartikel-Monoschichten mit einstellbarer Topologie an flüssigen Grenzflächen dar und verdeutlicht, wie die Grenzflächenbeschränkung das ligandenvermittelte Assemblierungsverhalten grundlegend verändert.

Die Forscher zeigten ferner, dass sich die optischen, elektronischen und magnetischen Eigenschaften abhängig machen, wie sie angeordnet sind. Die Fähigkeit, diese Anordnungen kontrolliert neu zu organisieren, könnte daher eine leistungsstarke Methode zur Einstellung.